Gary A. Glatzmaier del Instituto de Geofísica &Física Planetaria en el Laboratorio Nacional de Los Álamos ha realizado un extenso trabajo en esta área. Responde:
«Se cree que el campo magnético de la Tierra se genera por los movimientos de los fluidos en la parte exterior y líquida del núcleo de la Tierra, que está compuesta principalmente por hierro. Los movimientos fluidos son impulsados por las fuerzas de flotación que se desarrollan en la base del núcleo exterior a medida que la Tierra se enfría lentamente y el hierro se condensa en el núcleo sólido interior. La rotación de la Tierra hace que el fluido flotante se eleve en trayectorias curvas, lo que genera un nuevo campo magnético mediante la torsión y el cizallamiento del campo magnético existente. Más del 99% de la energía magnética de la Tierra permanece confinada totalmente en el núcleo. Sólo observamos la pequeña porción del campo magnético que se extiende hacia la superficie y más allá, donde su estructura básica es un dipolo, es decir, un simple campo norte-sur como el de un simple imán. También hay estructuras más pequeñas, no dipolares, en el campo de la Tierra; éstas cambian localmente y muy ligeramente en una escala de tiempo de un siglo.
«La parte dipolar del campo suele estar alineada bastante estrechamente con el eje de rotación de la Tierra; en otras palabras, los polos magnéticos suelen estar bastante cerca de los polos geográficos, que es por lo que funciona una brújula. Sin embargo, de vez en cuando, la parte dipolar del campo se invierte, haciendo que la ubicación de los polos magnéticos norte y sur cambie. Este proceso de inversión puede verse en el registro paleomagnético, grabado en las rocas del fondo oceánico y en algunas corrientes de lava. El proceso de inversión no es literalmente «periódico» como en el sol, cuyo campo magnético se invierte cada 11 años. El tiempo que transcurre entre las inversiones magnéticas en la Tierra es a veces tan corto como 10.000 años y a veces tan largo como 25 millones de años; el tiempo que tarda en invertirse es sólo de unos 5.000 años.
«La primera simulación informática tridimensional y dinámicamente consistente del geodinamo (el mecanismo del núcleo exterior fluido de la Tierra que genera y mantiene el campo geomagnético) fue realizada y publicada por Paul H.Roberts de la Universidad de California en Los Ángeles y por mí en 1995. Programamos superordenadores para resolver el gran conjunto de ecuaciones no lineales que describen la física de los movimientos de los fluidos y la generación del campo magnético en el núcleo de la Tierra. El campo geomagnético simulado, que ahora abarca el equivalente a más de 300.000 años, tiene una intensidad, una estructura dominada por dipolos y una deriva hacia el oeste en la superficie que son similares al campo real de la Tierra. Nuestro modelo predijo que el núcleo interno sólido, al estar acoplado magnéticamente al flujo de fluido hacia el este que se encuentra por encima de él, debería girar ligeramente más rápido que la superficie de la Tierra.Esta predicción ha sido recientemente respaldada por estudios de las ondas sísmicas que atraviesan el núcleo.
«Además, el modelo informático ha producido tres inversiones espontáneas del campo geomagnético durante la simulación de 300.000 años. Así que ahora, por primera vez, tenemos información simulada tridimensional y dependiente del tiempo sobre cómo pueden producirse las inversiones magnéticas. El proceso no es sencillo, ni siquiera en nuestro modelo informático. Los movimientos del fluido intentan invertir el campo en una escala de tiempo de unos pocos miles de años, pero el núcleo interno sólido intenta evitar las inversiones porque el campo no puede cambiar (difundirse) dentro del núcleo interno tan rápidamente como en el núcleo externo fluido. Sólo en raras ocasiones la termodinámica, los movimientos del fluido y el campo magnético evolucionan de manera compatible, permitiendo que el campo original se difunda completamente fuera del núcleo interno, de manera que la nueva polaridad dipolar se difunda y establezca un campo magnético invertido. La naturaleza estocástica (aleatoria) del proceso explica probablemente por qué el tiempo entre inversiones en la Tierra varía tanto.»
Para explicaciones más detalladas de la geodinamo, las reversiones magnéticas simuladas y la superrotación del núcleo interno de la Tierra, Glatzmaier recomienda los siguientes artículos:
«A Three-Dimensional Self-Consistent Computer Simulation of a GeomagneticField Reversal» por Gary A. Glatzmaier y Paul H. Roberts en Nature, Vol.377, páginas 203-209; 1995.
«Rotation and Magnetism of Earth’s Inner Core» por Gary A. Glatzmaier y PaulH. Roberts en Science, Vol. 274, páginas 1887-1891; 1996.
Edwin S.Robinson es profesor de geofísica en el Instituto Politécnico de Virginia &Universidad del Estado en Blacksburg, Virginia.
Añade alguna información de fondo adicional:
«El principal campo geomagnético de la Tierra se produce por el flujo de partículas cargadas eléctricamente en la parte líquida del núcleo terrestre. Esta zona líquida se extiende desde una profundidad de 2.900 kilómetros hasta una profundidad de 5.100 kilómetros. Las corrientes de líquido que fluyen se deben a la diferencia de temperatura entre la parte superior y la base de esta zona. Estas corrientes son algo así como el movimiento del agua en una tetera hirviendo. La rotación de la Tierra sobre su eje confiere simetría al patrón de las corrientes del núcleo líquido. Por lo tanto, hay una corriente eléctrica algo simétrica en el núcleo líquido que es el resultado del movimiento de las partículas cargadas eléctricamente.
«Sabemos por los principios de la física relativos a la inducción electromagnética que una corriente eléctrica siempre tiene un campo magnético asociado. En el núcleo líquido de la Tierra se crea una dinamo. Como la corriente del núcleo es algo simétrica alrededor del eje de rotación, el campo magnético asociado es similar al de una barra magnética. Por razones que no se comprenden claramente, el equilibrio entre el efecto de la rotación de la Tierra y el efecto de la temperatura en la dinamo del núcleo se altera de vez en cuando, provocando la alteración del patrón de la corriente del núcleo. Tras esta perturbación, es teóricamente posible que la dinamo se reconstituya con una dirección opuesta del flujo de corriente. El campo magnético asociado, entonces, tendrá una polarización opuesta.
«Como no podemos bajar al núcleo líquido para observar lo que realmente está ocurriendo, tenemos que hacer inferencias basadas en mediciones realizadas en la superficie de la tierra o por encima de ella. Por lo tanto, nuestro conocimiento del núcleo es bastante incompleto. Sencillamente, no sabemos lo suficiente sobre el núcleo como para predecir cuándo se producirá la inversión de los polos en el futuro o cuánto tiempo tarda en completarse dicha inversión o qué altera el delicado equilibrio de los factores que producen la corriente del núcleo. Pero tenemos información convincente obtenida de los granos minerales magnetizados en las rocas que nos dice que las inversiones de la polaridad geomagnética han ocurrido muchas veces en la historia de la tierra.